3. Технология сварки

Среднелегированные мартенситно-бейнитные стали сваривают РДС, в защитных газах, под флюсом и ЭЛС.

Для уменьшения склонности к образованию трещин (наиболее эффективное мероприятие):

– сваривают с применением концентрированного нагрева при малой погонной энергии; используют рафинированный основной металл;

– применяют аустенитные проволоки (снижение Н₂ на линии сплавления) или ферритные проволоки с пониженной Т_пл;

– осуществляют ослабление воздействия источника нагрева на кромки при одновременном увеличении количества расплавляемого присадочного металла (прямая полярность или дополнительный присадочный материал);

– используют облицовку кромок.

Для увеличения стойкости против развития трещин наиболее часто применяют:

– предварительный или сопутствующий подогрев (150-300^оС);

– термическую обработку после сварки (закалка + отпуск).

РДС. Э85 (НИАТ-3М), Э100 (ВИ10-6), аустенитные электроды.

АДС неплавящимся электродом. Торированный (ВТ-15) или итрированный (СВИ-1) вольфрам. Активирующие флюсы (ФС-17: SiO₂, NaF, TiO₂, Ti, Cr₂O₃  проплавляющая способность дуги в 1,5-2 раза выше) – порошок, пишущий карандаш, спиртовой раствор. Первый проход без присадки с полным проваром и формированием корня шва, далее  поперечные колебания электрода с присадкой (например, 30ХГСА, Св-18ХМА, Св-18ХГС; 23Х2НВФА, Св-18ХМА или Св-08Х21Н10Г6) или без. Не позже 30 мин после сварки (если шов ферритный) – высокий отпуск 600-650^оС, 2 часа.

Сварка в СО₂. Св-08Х20Н9Г7Т (ответственные соединения).

Сварка под флюсом. Например, 30ХГСА, АН-15 + Св-10Х16Н25АМ6, предпочтительно применение сварки с подогретой присадкой.

Мартенситно-стареющие стали сваривают всеми видами сварки. Наиболее часто используют ЭЛС, РДС и АДС неплавящимся электродом.

АДС неплавящимся электродом. Присадочная проволока близкого состава. Разновидности:

– (тонколистовой металл) с поперечными колебаниями (сканирующей дугой) и импульсно-дуговая сварка;

– (толстолистовой металл) в щелевую разделку, в том числе вращающимся неплавящимся электродом при осевой подаче сварочной проволоки.

Лекция № 11 Сварка тугоплавких металлов и сплавов на их основе – 2 часа

1. Свойства сплавов на основе ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама и циркония.

2. Особенности сварки тугоплавких металлов и их сплавов.

3. Технология сварки тугоплавких металлов и сплавов.

3.1. Сварка сплавов на основе хрома, молибдена, вольфрама.

3.2. Сварка сплавов на основе ванадия, тантала, ниобия и циркония.

1. Свойства сплавов на основе ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена,

вольфрама и циркония

Плотность и температура плавления

Элемент	Zr	Cr	V	Nb	Mo	Ta	W
, кг/м3	6510	7190	6100	8550	10220	16600	19350
Тпл, оС	1855	1875	1950	2468	2620	2996	3395

Все чистые тугоплавкие металлы не претерпевают полиморфных превращений и имеют объемно-центрированную кубическую решетку.

Хром имеет высокую упругость пара (давление насыщенного пара в вакууме), что затрудняет его ЭЛС. Хром и его сплавы отличаются высокой окалиностойкостью, стойки в парах ртути, кальция и лития, и используются в жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сварных конструкциях.

Ванадий среди тугоплавких металлов имеет наибольшую удельную теплоемкость и скрытую теплоту плавления. Ванадий и его сплавы имеют высокую коррозионную стойкость в пресной и морской воде, в растворах кислот и солей, в жидкометаллических растворах натрия, калия. Их используют в сварных конструкциях ядерных реакторов, в химическом аппаратостроении и космической технике.

Ниобий при наименьшей плотности среди наиболее тугоплавких металлов является перспективным материалом авиационной и космической техники. Чистый ниобий имеет большую склонность к окислению при повышенных температурах. Сплавы ниобия применяются в сварных конструкциях ядерных реакторов и оборудования, работающего с жидкими теплоносителями.

Молибден имеет малый температурный коэффициент расширения, хорошую термостойкость и высокую теплопроводность. Молибден и его сплавы имеют плохую окалиностойкость и склонны к переходу из вязкого в хрупкое состояние под действием термического цикла сварки (границы зерен насыщены примесями), что затрудняет его использование в сварных конструкциях. Молибден и его сплавы применяются в авиационной и ракетно-космической технике, химическом аппаратостроении, а также при изготовлении деталей и узлов электрических вакуумных печей.

Тантал обладает температурой перехода из вязкого в хрупкое состояние ниже 77К. Тантал плохо упрочняется наклепом. При температуре до 597^оС имеет высокую коррозионную стойкость из-за наличия Та₂О₅ и хорошо сопротивляется действию кислот, даже царской водки. Сплавы тантала жаростойки и применяются в электротехнике, электронике, химическом машиностроении, в ядерной и космической технике.

Вольфрам – самый тугоплавкий металл. На физические и механические свойства вольфрама сильно влияют примеси: O, N, C, Fe, P, Si. Они повышают температуру перехода в хрупкое состояние. Технически чистый вольфрам хрупок при комнатной температуре. С повышением температуры пластичность увеличивается и становится наибольшей при Т  1500^оС. Большая склонность вольфрама к хрупкому разрушению ухудшает его свариваемость. Вольфрам имеет низкую сопротивляемость окисления. На воздухе он устойчив до 400^оС. При более высоких температурах вольфрам интенсивно реагирует с газами (кроме инертных и водорода). Кислоты (кроме плавиковой и азотной) на вольфрам не действуют. Вольфрам и сплавы используют в деталях и узлах ракетной техники, в атомной и оборонной промышленности.

Цирконий интенсивно окисляется на воздухе начиная с 250^оС. Обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде. Имеет малое сечение захвата тепловых нейтронов. Цирконий и его сплавы применяют в химическом аппаратостроении, при изготовлении ТВЕЛов, узлов ядерных реакторов и энергетических установок на медленных нейтронах.